美國宇航局等科研機構的研究人員最近表示,他們發明瞭一種新穎的理論方法,可以確定人類活動排放的懸浮顆粒是如何影響雲量分佈並最終影響氣候的,這些顆粒包括植被和森林燒荒形成的微粒等。這一成果提高了研究人員預測懸浮顆粒到底是會增加還是減少天空中雲量的能力。
“科學家在不同地點和時間都曾觀測到雲量隨著這些細小微粒的增減而變化的現象。” 研究小組成員、美國宇航局戈達德航太中心的洛林?雷米爾(Lorraine Remer)說,“我們自己也看到了這樣的例子:亞馬遜地區上空懸浮顆粒的增加導致雲量減少,然而在大西洋上空,懸浮顆粒的增加卻產生了更多的雲量。我們想知道,不同數量和類型的懸浮顆粒所造成的這些不同結果之間有什麼聯繫。”
據美國物理網報道,該研究小組開發了一個新的分析模型,綜合考慮雲層的形成、衛星觀測數據、懸浮顆粒濃度的數學計算以及雲的性質等因素,以解釋懸浮顆粒產生的兩種截然不同的雲量結果如何影響雲層的覆蓋範圍及其生命週期。
“這個結果幫助我們了解懸浮顆粒對雲的品質和生命週期的影響——雲層能夠覆蓋多久,有多厚,什麼時間會在什麼地方形成降雨。”雷米爾說,“(借助)這些加深了的認識可以做出預測,而預測能幫助我們進行計劃,也許還能部分阻止人類活動向大氣中釋放懸浮顆粒造成的可能後果。”
雷米爾的研究小組利用美國宇航局的Terra 衛星于2005年旱季觀測到的亞馬遜地區懸浮顆粒和雲層情況對模型進行了測試。當時的氣候條件穩定,當地人為下一個莊稼種植季做準備而燒荒,因而會產生大量人為的懸浮顆粒排放。
雲微物理學清楚地表明,空氣中的懸浮顆粒越多,每個微粒上凝結的水汽就越少。在這樣的條件下,一片雲中蘊含的小水滴數量也就越多。而水滴越小,形成降雨需要的時間也就越長。這種蘊含有較多懸浮顆粒的雲在風的作用下擴散開來,降水減少了,雲量卻增多了並且覆蓋持久。不過,懸浮顆粒吸收太陽熱量的能力同樣也會影響雲層。這些熱量導致大氣層升溫,使雲的形成環境發生改變,不適宜於雲的發展。雲量由此出現的即便最細微的變化也可能造成大氣溫度大幅升降,從而影響該地區降雨的時間和地點。
“正如我們在應用模型時預想的那樣,燒荒釋放出更多煙霧,形成的雲也會產生更顯著的輻射性影響——雲層中的大量人為懸浮顆粒吸收太陽光,導致當地大氣升溫,阻礙了水汽蒸發。這就使得亞馬遜地區的雲量減少了。”研究小組成員、馬利蘭大學的范德雷?馬丁斯(J. Vanderlei Martins)說,“令人鼓舞的是,不論用於哪個地區,我們的模型背後的科學原理都站得住腳。”
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